应用流动调理

过程工业需要准确地测量流量,以满足工厂运营和成本会计目标。然而,这些目标很难实现,因为许多流量计技术的精度会受到流量干扰的不利影响。这些通常是由于管道的直道不充分或流量计位置上游的其他干扰造成的。

作者:David M. Feener, Vortab Co。 一九九九年二月一日
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  • 过程控制与仪器仪表

  • 流控制/传感

  • 流量计

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“看看”流可视化

过程工业需要准确地测量流量,以满足工厂运营和成本会计目标。然而,这些目标很难实现,因为许多流量计技术的精度会受到流量干扰的不利影响。这些通常是由于管道的直道不充分或流量计位置上游的其他干扰造成的。

虽然许多流量计制造商建议至少20直径。对于直行管道(在没有其他干扰的情况下),测试实验室表明,即使管道直径达到40,流量干扰也可能存在流量计误差。上游。然而,与这一建议相反,工艺工厂通常以成本控制和整体工厂效率的名义设计,以尽量减少工厂占地面积。占地面积的缩小可能导致流量计安装的直管不够短。在“非理想”管道安装中使用流量调节器可以解决在控制占地面积要求的同时提高流量计精度的对立问题。

除了短管段外,其他条件也会干扰精确的流量计量。这些包括上游阀门、配件(弯头、三通、减速器等)、鼓风机、泵和压缩机。这些条件会产生流动扰动,包括旋流、喷射、温度分层和流型畸变。

流动扰动对差压、涡轮、热、旋涡脱落、超声波和磁力流量计技术产生不利影响。不良的管道操作增加了流量计的误差,通常超出了流量计制造商规定的性能限制。这些误差通常不会被发现,因为很难在现场对实际流量和流量计指示流量进行比较测量。这给用户确定系统中的“真实”流带来了挑战。流量调节器可以解决这个难题。一个正常运作的流量调节器从流量计中隔离流量干扰,同时最大限度地减少压力降。

常见的流量调节器类型包括:

  • 筛网/叶片型:这些气流调节器是在早期风洞试验研究中开发的,并延续到流体试验中;

  • 蜂窝型/穿孔板/管束-这些加固版的筛型调理剂被认为适合工业应用。该装置成本相对较低;和

  • Tab-type。

评估流程

在选择流量调节器时,首先要确定可能存在的干扰问题。例如,在长长度的直管中,由于扩散和湍流混合,旋涡减小和速度剖面修正是自然发生的。

叶片,蜂窝状和管束调节器有效地消除漩涡。然而,开口越小,这些护发素就越容易被污染或堵塞。小直径也容易受到粘稠或粘性流体的影响。

筛网和穿孔板在消除流型扭曲方面很好,但也容易结垢或堵塞。调节剂在修正流型畸变方面越有效,产生的压降就越大。

为了最大限度地提高下游仪表的精度,需要抗旋流和流型调节。在许多工厂情况下,管道要求和维护的负担往往导致设备妥协和流量计精度降低。

标签型流量调节器使用防旋标签来消除流体旋转,以及漩涡标签来消除流动中的不规则流动轮廓。这些接头焊接到流量调节阀阀体的内部,形成一个耐用的装置,见图表。结果是在测量位置得到一个平坦的、非旋转的流动剖面。tab型调理器对污垢具有高度免疫力,产生的压降很小。

这种类型的流量调节器的安装包括插入套筒设计或“替换”管道部分,配备与现有管道相匹配的法兰,螺纹或对接焊接工艺连接。对于大管径(高达360英寸)。直径),现场安装套件提供了松动的标签和焊接或螺栓连接到现有管道或管道的说明。

记录改进

流动可视化技术(见侧栏),以及标准的经验测试证明了调理剂的有效性。在测试过程中,用“标准”扰动下游的仪表测量已知流量。测试在有和没有流量调节剂的情况下进行。

流动模式的目视比较被用来确定所使用的流量调节器的有效性。比较实际仪表读数与已知流量确定读数误差的仪表类型,有和没有流量调节。附表显示了旋涡脱落、热质量和涡轮流量计的典型校准测试结果。在所有情况下,通过将流量计与流动干扰隔离开来,流量计的性能都得到了显著提高。涡流脱落的流动扰动误差可达3%;在现场安装中经常遇到8%的热质量流量计和15%的涡轮流量计。

许多流量计制造商认识到需要流量调节来优化性能。而且,尽管操作手册推荐流量计的理想安装,但通常在下游流量条件不理想的情况下推荐流量调节。

有关Vortab的更多信息,请访问www.globalelove.com/info

带/不带标签式流量调节器的典型流量计误差

流量计的类型 下游扰动/单弯头 下游扰动/双弯头
涡旋脱落 0.3% 0.5%
没有 0.75% 3.0%
热质量 1.0% 1.0%
没有 8.0% 8.0%
涡轮 0.7% 0.7%
没有 3.0% 3.0%
作者信息
David M. Feener是位于加州圣马科斯的Vortab Co.的总经理,他毕业于加州大学洛杉矶分校,在流量控制行业有25年的经验。

“看看”流可视化

许多技术帮助流体流动科学家可视化管道流动。“看到”下游扰动的影响证实了使用流量调节剂所带来的改善。通常,可视化实验室测试使用水流穿过4厘米。迪亚。透明丙烯酸管道,已知上游有扰动。在测试过程中,无论是否安装了流量调节器,管道中的流动模式都会被照亮,并记录在录像机上。如果需要,可以单独查看记录中的静止帧。

许多技术帮助流体流动科学家可视化管道流动。“看到”下游扰动的影响证实了使用流量调节剂所带来的改善。通常,可视化实验室测试使用水流穿过4厘米。迪亚。透明丙烯酸管道,已知上游有扰动。在测试过程中,无论是否安装了流量调节器,管道中的流动模式都会被照亮,并记录在录像机上。如果需要,可以单独查看记录中的静止帧。

可视化可以通过几种方式实现。第一种技术是将反射颗粒与水流扰动上游的水混合。在通常安装流量计的位置,通过激光片光通过丙烯酸管照射颗粒。视频记录了激光照射下粒子的运动,无论是否有气流调节器。

另一种技术使用导线水平穿过连接到测试配置的垂直丙烯酸管。一个短时间的电脉冲(150伏直流电)通过导线,沿着导线的长度释放出一小股氢气气泡流。然后气泡跟随气流的漩涡和速度分布。在常规光线照射下,流动模式可以用录像机拍摄下来。

也可以使用从扰动结构下游的管道两侧释放红色和绿色染料流。染料流使漩涡图案很容易看到和录像。与气泡技术不同,染料流注入只提供漩涡的可视化。